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航空小常识

客机的“交规”有限速吗

时间:2017年04月26日 21:04   来源:大飞机报
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  上海新交规于3月25日正式实施,其中一项新的规定就是:“机动车在城市道路不得超过60千米/时,公路不得超过80千米/时。”新规实施将近半个月时间,不少车主一边抱怨在道路上“龟速”驾驶,一边在适应新的交规。当司机在道路上轻踩油门把速度控制在60千米/时内的时候,是否想过,飞行员在驾驶飞机的时候,是否也有对速度的限制?

  不同阶段有不同速度

  如果要聊一聊飞机限速,先要说明一下飞行速度的单位。一般来讲,除了千米/时这个单位,还常常用“节”或者“马赫”作为飞行速度的单位。

  对于飞机速度,按照其飞行的各阶段来说,会有对应的速度,诸如滑行速度、起飞速度、爬升速度、巡航速度、下降速度、着陆速度。每个阶段都是不一样的,其中起飞速度和下降速度差别不大。

  历史上,民航客机的首次载客飞行速度只有91千米/时,一个世纪不到的时间,超声速客机“协和”的巡航速度已经可以达到2马赫(约2450千米/时)。这些都是指巡航速度。

  在航空界,一般把适于持续进行的,接近于定常飞行的飞行状态称之为巡航,巡航状态下的参数称为巡航参数,如巡航高度、巡航推力等。巡航速度是飞机的巡航参数之一。巡航状态不是唯一的,每次飞行的巡航状态都取决于许多因素,如气象条件、装载、飞行距离、 经济性等。 因此,每次飞行所选定的巡航参数,包括巡航速度,常常有所不同。

  有最高限速,也有最低限速

  在飞机研发阶段的一系列试飞过程中,试飞员会驾驶着飞机各项速度性能进行验证。

  有一些试飞科目或许最终目的不是验证速度,但在实际试飞中,也是在逼近飞机的速度极限。比如颤振试飞就要求飞机飞得最快。通常,一架新机颤振试飞从0.75马赫或者250节开始,逐步向飞行包线的边界逼近,每一次颤振试飞其实都是在突破之前创造的速度纪录。

  当然,颤振是一种很危险的状态,飞机发生颤振到解体就是一瞬间的事情,飞行员根本来不及反应。因此在实际试飞中,试飞员并不会将飞机飞到颤振边界。一般来说,在离真正发生颤振的速度至少还有15%的空间时,就不会再进一步进行提速了。

  试飞员不仅会验证最大速度的极限,也有最低速度的极限。毕竟飞机是在天上飞行的,如果低于一定的速度,飞机就不能保持在一定高度进行飞行了。

  除了飞机性能所要求的速度的限制,民航一般还规定飞机在10000英尺(约3048米)以下,速度不能超过250节。这一规定主要有两方面的考虑。一方面,飞机在起飞、降落过程阶段,机场空域紧张,通过限速可以便于空管控制。另一方面,10000英尺高度下的气流有时不稳定,在飞行高度不高的情况下,高速飞行容易发生事故,限速相当于为飞机预留一些抖动余量。

  在地面上,同样也有速度限制。一般飞机的滑行速度为10节,相当于18.52千米/时。而各航空企业对转弯滑行以及拥挤区滑行时也有速度规定,一般不能超过10节。

  这样看来,车辆行驶的限速是不是要简单得多?

 

  同样的航线为什么飞过来3小时,飞过去2.5小时

  不知道大家有没有过这样的经历,一趟往返航班,两个单程的耗时却不一样?这是什么原因呢?

  直接原因要归结为平流层的高空西风带的存在。在北半球的北纬40-60度的高空,常年盛行西风,尤其是在冬季,西风尤其大。在高空飞行时,甚至有可能遇到近400千米/时的强烈西风,这个速度相当于17-18级飓风的风速。

  盛行的西风使得飞机由西往东飞,总是要比由东往西飞要快。比如,在冬季的很多时候,坐上海到成都的航班,要三个小时甚至更多,从成都回上海只要两个半小时甚至更少。

  那么,平流层的高空西风带又是如何形成的呢?由于地球表面受到光照射的角度不同,在赤道所在的热带地区,大气被加热上升,形成热带低气压带、而极地由于冷,空气下沉而形成极地高气压带。同时,在副热带地区由于空气下沉形成副热带高压带,而在副极地地区由于北上或南下空气遇到冷空气抬升而形成副极地低压带。那么,由于气压的不同,从而使气压带之间有空气流动,比如空气就从副热带高压带流向副极地低压带。

  然而由于地转偏向力的作用,空气并不能沿着经线方向流动,而是会偏转一个角度,由此,就会在副热带高压带和副极地低压带之间,形成一片西风带,称为盛行西风或中纬西风带。

  顺风逆风有明显的区别。飞机是在大气环境中飞行的,大家操纵飞机保持一个相对空气的速度飞行,这就叫做“空速”。而同时空气也是在运动的,也就是说,在顺风中飞行时,飞机的实际速度就是空速加风速,逆风时候恰好相反,相同距离的飞行,顺逆风情况下所需的时间相差很多。

  因为这些原因,航空企业在规划航线的时候必然会有所考虑。比如大家都知道两点之间直线最短,但如果仔细研究一下民航飞机的航线会发现,并不是所有航线都是直线。有的时候,绕道反而省时。这主要是和风速有很大的关系,有的航线虽然绕路,但是其中气流稳定并伴有顺风。

  假设客机自身的速度是850千米/时,再加上80千米/时的顺风速度,那就是930千米/时。因此,虽然可能绕一些路,仍比直飞要快。这样不仅可以省油还可以省下旅客宝贵的时间。

  追赶高速气流其实和帆船顺流、顺风行驶是一个意思。通常冬季航线所花费的时间往往比夏季航线时间要短。因为,在冬天飞机更容易受到高速气流的影响。

  在夏威夷飞往东京的冬季航线上,飞机有的时候时速可以达到1100千米/时。在台北飞往东京的航线上,夏季一般需要四个小时,冬季则只需要三个半小时。无论是对减少燃油消耗,还是缓解飞行员的压力,在高速气流中顺风飞行都颇有好处。

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